DPScope - Bygg din egen USB/PC-baserade oscilloskop (7 / 38 steg)

Steg 7: Input scenen / Analog Frontend (del 3)

Signalen nu anländer till den tidigare nämnda programmerbara-gain förstärkaren (PGA), ett mikrochip MCP6S22. En sådan PGA är en vacker enhet eftersom det tillåter oss att ändra den
kanalen får (förstärkning) utan några rörliga delar som reläer. Detta minskar kostnader, antalet komponenter, storlek och förbättra reliabiliteten (inga mekaniska slitage-ut) på samma gång. Den enda anledningen jag kan se varför detta inte är mer utbredd i andra oscilloskop är att det inte är många PGAs tillgängliga för mycket höga bandbredder (flera 100 MHz eller ens GHz). Men för DPScope med det design mål 1 MHz eller kanske något framför detta är precis vad doktorn beställde - PGA: s minsta angivna vinst är 2 MHz.

Eftersom PGA två valbara ingångar matas med signaler som skiljer sig åt med en faktor 10, med PGA vi kan effektivt välja en total amplifiering av 1, 2, 5, 10, 20, 50 och 100 endast använda inställningar för vinst 1, 2, 5 och 10.

Mikrokontroller styr PGA genom ett standardgränssnitt för SPI, bestående av tre signalledningar - klocka, data, chip Välj.

Produktionen av PGA feeds analog till digital omvandlare (ADC) inuti dsPIC mikrokontroller. Det driver också i en andra ingång som går till en komparator inuti dsPIC. Denna kontrollapparat skapar ett avbrott när inspänningen korsar en viss, programmerbara tröskel i fördefinierade riktning (stigande eller sjunkande signalnivån, respektive, detta kallas också en stigande- eller fallande - kant). Plasttransistorn genereras av en 10-bitars digital till analog omvandlare (DAC) inne i dsPIC (det är fantastiskt hur mycket kringutrustning mikrochip har satt inne i en enkel, billig mikrokontroller - allt detta minskar kostnaden och komplexiteten av räckvidden mycket). Eftersom DAC kan endast producera upp till 2.5V (dvs hälften av den maximala signalnivån), var den enklaste lösningen att dela upp den inkommande signalen genom två med en spänningsdelare (R14 och R15). På så sätt den utlösande tröskeln kan ställas in var som helst inom intervallet inkommande signal.

Slutligen till höger se du den yttre 12-bitars digital-till-analog omvandlare (DAC, ett mikrochip MCP4822) som anger förskjutningen för ingångssignalen. Den har två oberoende utgång kanaler, som används för var och en av de två räckvidd ingående kanalerna. Mikrokontroller driver DAC genom SPI gränssnitt också (dsPIC använder chip selecty (CS) fodra av respektive enheten - DAC, PGA1 eller PGA2 - för att avgöra vilken enhet blir SPI data vid varje given tidpunkt).